超聲波探頭
　　一.以構(gòu)造分類(lèi)
　　1.直探頭: 單晶縱波直探頭 雙晶縱波直探頭
　　2.斜探頭: 單晶橫波斜探頭a1　　單晶縱波斜探頭 aL　　aL在a1附近為爬波探頭
　　爬波探頭；沿工件表面?zhèn)鬏數(shù)目v波，速度快、能量大、波長(zhǎng)長(zhǎng)探測(cè)深度較表面波深，對(duì)工件表面光潔度要求較表面波松。（頻率2.5MHZ波長(zhǎng)約2.4mm，講義附件11、12、17題部分答案）。
　　3.帶曲率探頭: 周向曲率 徑向曲率。
　　周向曲率探頭適合---無(wú)縫鋼管、直縫焊管、筒型鍛件、軸類(lèi)工件等軸向缺陷的檢測(cè)。工件直徑小于2000mm時(shí)為保證耦合良好探頭都需磨周向曲率。
　　徑向曲率探頭適合---無(wú)縫鋼管、鋼管對(duì)接焊縫、筒型鍛件、軸類(lèi)工件等徑向缺陷的檢測(cè)。工件直徑小于600mm時(shí)為保證耦合良好探頭都需磨徑向曲率。
　　4.聚焦探頭: 點(diǎn)聚焦 線聚焦。
　　5.表面波探頭:（當(dāng)縱波入射角大于或等于第二臨界角,既橫波折射角度等于90形成表面波）.
　　沿工件表面?zhèn)鬏數(shù)臋M波，速度慢、能量低、波長(zhǎng)短探測(cè)深度較爬波淺，對(duì)工件表面光潔度要求較爬波嚴(yán)格。
　　*章“波的類(lèi)型”中學(xué)到：表面波探傷只能發(fā)現(xiàn)距工件表面兩倍波長(zhǎng)深度內(nèi)的缺陷。（頻率2.5MHZ波長(zhǎng)約1.3mm，講義附件11、12題部分答案）。
　　二.以壓電晶體分類(lèi):
　　三.壓電材料的主要性能參數(shù):
　　1.壓電應(yīng)變常數(shù)d33:
　　d33=Dt/U在壓電晶片上加U這么大的應(yīng)力,壓電晶片在厚度上發(fā)生了Dt的變化量,d33越大,發(fā)射靈敏度越高。
　　2.壓電電壓常數(shù)g33:
　　g33=UP/P在壓電晶片上加P這么大的應(yīng)力.在壓電晶片上產(chǎn)生UP這么大的電壓,g33越大,接收靈敏度越高。
　　3.介電常數(shù)e:
　　e=Ct/A[C-電容、t-極板距離（晶片厚度）、A-極板面積（晶片面積）];
　　C小→e小→充、放電時(shí)間短.頻率高。
　　4.機(jī)電偶合系數(shù)K:
　　表示壓電材料機(jī)械能（聲能）與電能之間的轉(zhuǎn)換效率。
 　對(duì)于正壓電效應(yīng):K=轉(zhuǎn)換的電能/輸入的機(jī)械能。
 　　對(duì)于逆壓電效應(yīng):K=轉(zhuǎn)換的機(jī)械能/輸入的電能.
 　　晶片振動(dòng)時(shí),厚度和徑向兩個(gè)方向同時(shí)伸縮變形,厚度方向變形大,探測(cè)靈敏度高,徑向方向變形大,雜波多,分辨力降低,盲區(qū)增大,發(fā)射脈沖變寬.（講義附件16、19題部分答案）。
 　　聲 速: 3240 M/S 工件厚度: 16.00MM 探頭頻率: 2.500MC
 　　探頭K值: 1.96 探頭前沿: 7.00MM 坡口類(lèi)型: X
 　　坡口角度: 60.00 對(duì)焊寬度: 2.00MM 補(bǔ) 償: -02 dB
 　判 廢: +05dB 定 量: -03dB 評(píng) 定: -09 dB
 　焊口編號(hào): 0000 缺陷編號(hào): 1. 檢測(cè)日期: 05.03.09
 　聲 速: 3240 M/S 工件厚度: 16.00 MM 探頭頻率: 5.00 MC
   探頭K值: 1.95 探頭前沿: 7.00 MM 坡口類(lèi)型: X
 　坡口角度: 60.00 對(duì)焊寬度: 2.00 MM 補(bǔ) 償: -02 dB
 　判 廢: +05 dB 定 量: -03 dB 評(píng) 定: -09 dB
 　焊口編號(hào): 0000 缺陷編號(hào): 1. 檢測(cè)日期: 05.03.09
 　　5.機(jī)械品質(zhì)因子qm:
 　　qm=E貯/E損,壓電晶片諧振時(shí),貯存的機(jī)械能與在一個(gè)周期內(nèi)（變形、恢復(fù)）損耗的能量之比稱(chēng)……損耗主要是分子內(nèi)摩擦引起的。
 　　qm大,損耗小,振動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),脈沖寬度大,分辨力低。
 　qm小,損耗大,振動(dòng)時(shí)間短,脈沖寬度小,分辨力高。
 　6.頻率常數(shù)Nt:
 　Nt=tf0,壓電晶片的厚度與固有頻率的乘積是一個(gè)常數(shù),晶片材料一定,厚度越小,頻率越高. （講義附件16、19題部分答案）。
 　　7.居里溫度Tc:
 　壓電材料的壓電效應(yīng),只能在一定的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生,超過(guò)一定的溫度,壓電效應(yīng)就會(huì)消失,使壓電效應(yīng)消失的溫度稱(chēng)居里溫度（主要是高溫影響）。
 　8．超聲波探頭的另一項(xiàng)重要指標(biāo)：信噪比---有用信號(hào)與無(wú)用信號(hào)之比必須大于18 dB。（為什么？）
 　　四.探頭型號(hào)（應(yīng)注意的問(wèn)題）
 　1．橫波探頭只報(bào)K值不報(bào)頻率和晶片尺寸。
 　2．雙晶探頭只報(bào)頻率和晶片尺寸不報(bào)F（菱形區(qū)對(duì)角線交點(diǎn)深度）值。
 　　例：用雙晶直探頭檢12mm厚的板材，翼板厚度12mm的T型角焊縫，怎樣選F值？
 　　講義附件（2題答案）。
 　五.應(yīng)用舉例:
 　　1.斜探頭近場(chǎng)N=a´b´COSb/plCOSa。 λ =CS/¦.
 　直探頭近場(chǎng)N=D/4l。 λ=CL/¦.
 　　2.橫波探傷時(shí)聲束應(yīng)用范圍:1.64N-3N。
 　　縱波探傷時(shí)聲束應(yīng)用范圍:³3N。
 　雙晶直探頭探傷時(shí),被檢工件厚度應(yīng)在F菱形區(qū)內(nèi)。
 　3.K值的確定應(yīng)能保證一次聲程的終點(diǎn)越過(guò)焊縫中心線，與焊縫中心
 　線的交點(diǎn)到被檢工件內(nèi)表面的距離應(yīng)為被檢工件厚度的三分之一。
 　　4.檢測(cè)16mm厚的工件用5P 9×9 K2、2.5P9X9K2、2.5P13X13K2那一種探頭合適（聚峰斜楔）.以5P9X9K2探頭為例。
 　?。?/span>1）.判斷一次聲程的終點(diǎn)能否越過(guò)焊縫中心線?
 　（焊縫余高全寬+前沿）/工件厚度
 ?。?/span>2）.利用公式：
 　N?（工件內(nèi)剩余近場(chǎng)長(zhǎng)度）=N（探頭形成的近場(chǎng)長(zhǎng)度）—N?（探頭內(nèi)部占有的近場(chǎng)長(zhǎng)度） =axbxcosβ/πxλxcosα–Ltgα/tgβ,計(jì)算被檢工件內(nèi)部占有的近場(chǎng)長(zhǎng)度。講義附件（14題答案）。

A． 查教材54頁(yè)表:
 　　

A． 查教材54頁(yè)表:
 　　

COSb/COSa、tga/tgb與K值的關(guān)系
 　　查表可知cosβ/cosα=0.6, tgα/tgβ=0.44, 計(jì)算可知α=41.35°.
 　B． λ=Cs/?=3.24/5=0.65mm
 　C．
 參考圖計(jì)算可知：
 　tgα=L1/4.5, L1=tg41.35°X4.5=0.88X4.5=3.96mm.
 　cosα=2.5/L2, L2=2.5/cos41.5°=2.5/0.751=3.33mm,
 　　L=L1+L2=7.3mm, Ltgα/tgβ=7.3×0.44=3.21mm,（N?）
 　　由（1）可知，IS=35.8mm, 2S=71.6mm
 　　N=axbxcosβ/pxλxcosa=9×9×0.6/3.14×0.65=23.81mm,
 　　1.64N=39.1mm, 3N=71.43mm.
 　工件內(nèi)部剩余的近場(chǎng)（N?）=N-N?=20.6mm（此范圍以?xún)?nèi)均屬近場(chǎng)探傷）.
 ?。?/span>1.64N-N?）與IS比較, （3N-N?）與2S比較,
 　使用2.5P13X13K2探頭檢測(cè)16mm厚工件,1.64N與3N和5P9X9K2探頭基本相同,但使用中仍存在問(wèn)題，2.5P9X9K2探頭存在什么問(wèn)題？
 一.探傷過(guò)程中存在的典型問(wèn)題:

1.縱波與橫波探頭概念不清.

2.盲目追求短前沿:
 　以2.5P 13´13 K2探頭為例,b=15mm與b=11mm,斜楔為有機(jī)玻璃材料;
 　?。?/span>1）.檢測(cè)20mm厚,X口對(duì)接焊縫,缺陷為焊縫層間未焊透.
 　　（2）.信噪比的關(guān)系:有用波與雜波幅度之比必須大于18dB.
 　?。?/span>3）.為什么一次標(biāo)記點(diǎn)與二次標(biāo)記點(diǎn)之間有固定波？
 　　由54頁(yè)表可知：COSb/COSa=0.68，K2探頭b=63.44°，
 　COS63.44°=0.447，COSa=0.447/0.68=0.66，
 　　COSa=6.5/LX，前沿LX=6.5/0.66=9.85mm。（講義附件6題答案）。
 　3.如何正確選擇雙晶直探頭:
 　?。?/span>1）.構(gòu)造、聲場(chǎng)形狀、菱形區(qū)的選擇;
 　　（2）.用途:為避開(kāi)近場(chǎng)區(qū),主要檢測(cè)薄板工件中面積形缺陷.
　?。?/span>3）.發(fā)射晶片聯(lián)接儀器R口,接收晶片聯(lián)接T口（匹配線圈的作用）.